Группа китайских исследователей из Университета Фучжоу разработала высокоэффективную композитную губку, которая эффективно фильтрует твердые частицы в условиях высокой температуры и влажности. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием Discover24.
Твердые частицы из выхлопных газов автомобилей и промышленных дымоходов представляют значительную опасность как для человека, так и для окружающей среды. Проблема загрязнения выхлопными газами существует во многих странах мира. Загрязнение твердыми частицами особенно опасно для человека, поражая центральную нервную систему и органы дыхания.
Чтобы решить проблему загрязнения воздуха и улучшить качество окружающей среды, ученые работают над созданием более совершенных воздушных фильтров. Но на данный момент разрабатываемые воздушные фильтры плохо работают в суровых условиях, когда имеются высокие температуры, высокая влажность или необходимость в длительных периодах фильтрации создают дополнительные проблемы.
Исследователи Университета Фучжоу разработали новое трехмерное устройство для улавливания частиц вредных выбросов. Они использовали простой метод шаблона для создания полидиметилсилоксановой (ПДМС) губки. Далее они нанесли покрытие из полидофамина (PDA) на скелет губки, используя метод загрузки на месте.
Затем на PDA-покрытии было выращено большое количество частиц ZIF-8 – составляющих металлоорганический каркас для структур пористого материала. Подобные каркасы имеют хороший потенциал для применения в области адсорбции газов и фильтрации воздуха. Многочисленные поры в композитной губке обеспечивают хороший поток воздуха, а частицы ZIF-8 улучшают эффективность фильтрации губки.
Исследователи протестировали свою губку в условиях высокой температуры (250 °C) и высокой влажности (90% относительной влажности), которые имитировали промышленную высокотемпературную среду. Результаты при высоких температурах и влажности показывают большой потенциал композитной губки для применения в очистке промышленных выбросов.
Новую композитную губку дополнительно протестировали также в условиях, необходимых для использования в фильтрации выхлопных газов автомобилей. Поскольку губка легко принимает нужную форму и обладает структурной стабильностью, это позволяет использовать ее в различных сценариях по мере необходимости. Поэтому исследователи изготовили композитную губку так, чтобы она подходила к горловине автомобильной выхлопной трубы.
В испытаниях, которые имитировали выхлопные газы автомобилей при нормальной работе, композитная губка показала эффективность удаления твердых частиц более 99% . Даже после 65 часов фильтрации композитная губка показала отличные характеристики производительности.
«Это исследование дает новую идею для разработки трехмерных высокоэффективных воздушных фильтров, которые могут адаптироваться к суровым условиям», – отметил Юэкун Лай, профессор Университета Фучжоу. Поскольку композитная губка обладает хорошей структурной стабильностью, а также легко поддается формованию, она подходит для использования в различных областях, от улавливания выхлопных газов автомобилей до промышленных дымоходов и кухонных вентиляторов.
В дальнейшем исследователи намерены расширить сценарии применения разработанных ими композитных газовых фильтров, а также улучшить потенциал их практического применения. «Наша конечная цель – создание газового фильтра, который можно было бы использовать в самых разнообразных средах, и высокоэффективного фильтрующего материала с множеством функций», – сказал профессор Лай.